廉价过渡金属或非金属催化条件下利用功能性异腈分子高效、可控、多样性构建杂原子分子方面的研究

Isocyanide based reactions have attracted considerable attention for its special reactivities to construct organic molecules. In this project, we’re planning to study the preparation of functionalized isocyanides and its application on the efficient, controllable, diversity construction of hetero-atom containing molecules. .A) Design and synthesis of functionalized isocyanides and its application on Ugi-type reactions. Efficient construct new spiro-compounds and study their mechanism and further applications..B) Study low price transition-metal such as cobalt salts-catalyzed isocyanide insertion reactions. Iodine promoted isocyanide insertion reactions under transition-metal free conditions..C) Design and synthesis of multi functionalized isocyanides and its application on radical based cascade reactions..D) Efficient construct organoselenium molecules by multi component reaction of isocyanide and selenium powder under environmental-friend conditions and their bioactivity studies.

利用异腈分子结构的特殊性去构建产物的多样性一直是有机化学工作者追求的目标之一。本项目将在以下四个方面展开研究：.(1)研究新功能异腈的合成及其相关反应应用。.设计、合成新的具有特殊功能团的异腈，并对其相关反与及其应用研究展开研究。.(2)研究廉价过渡金属催化或无过渡金属催化剂条件下异腈插入反应。.研究Co催化新的异腈插入反应；我们还将研究单质碘催化的异腈插入反应及其相关串联反应展开研究。.(3)研究基于自由基参与的新型功能性异腈串联反应。.设计、合成新的自由基受体类功能性异腈，尝试与不同自由基的串联反应；设计自由基、异腈、自由基受体的多组分反应。通过自由基反应，实现杂原子分子、杂环化合物的高效构建。.(4)研究无过渡金属催化条件下，异腈、硒参与的多组分反应高效构建有机硒化合物。.创新性的设计异腈、硒粉的多组分反应，高效实现功能性有机硒化合物的合成。高效实现有机小分子的“富硒”化。

异腈化合物由于具有特殊的官能团异腈基(-NC)，其中的碳原子是二价的在反应中有强烈的形成四价碳的驱动力，具有特殊的亲核反应特性，正因为异腈分子结构的特殊性，多少年来对它的研究一直成为我们有机合成工作者追踪研究的方向、内容之一。项目申请人所在的课题组2006年以来在异腈参与的多组分反应构建杂环骨架方面取得一定的研究经验和成果。在研究计划的基础上针对异腈特别是功能性异腈的相关反应及其应用进行了深入详细研究，主要是基于以下的反应：.(1).研究新型功能异腈的合成及其相关反应应用。设计、合成新的具有特殊功能团的异腈，并对其相关反应与及其应用研究展开研究。.(2).研究廉价过渡金属催化或无过渡金属催化剂条件下异腈插入反应。研究Co催化新的异腈插入反应；研究单质碘催化的异腈插入反应及其相关串联反应展开研究。.(3).基于自由基参与的新型功能性异腈串联反应。设计、合成新的自由基受体类功能性异腈，尝试与不同自由基的串联反应；设计自由基、异腈、自由基受体的多组分反应。通过自由基反应，实现杂原子分子、杂环化合物的高效构建。.(4).研究无过渡金属催化条件下，异腈、硒参与的多组分反应高效构建有机硒化合物。创新性的实现有机小分子的“富硒”化，制备合成多种功能化的有机硒化合物如“富硒”维生素、“富硒”氨基酸等。.申请人在基金项目的资助保障下，按照研究计划顺利地完成了相关课题的研究，并对相关拓展课题进行了初步的预研，超额完成研究计划相关研究指标。直接相关研究工作发表在Nature Communication (1篇)、Angewandte Chemie International Edition. (1篇)，Organic Letters(10篇)等SCI期刊论文51篇。申请、授权国家发明专利3项。